регулятор давления газа

Формула изобретения

Регулятор давления газа, содержащий исполнительное устройство с затвором, седлом, входной, выходной и управляющей камерами, дроссель, пилот с регулирующим клапаном, мембранным блоком и механизмом настройки, причем входная камера исполнительного устройства через дроссель соединена с управляющей камерой и пилотом, а пилот связан с выходной камерой исполнительного устройства, отличающийся тем, что в него между входной и управляющей камерами исполнительного устройства введен резервный канал с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа, а в пилоте размещен аварийный клапан, взаимодействующий с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для регулирования давления газа и может быть использовано в газовой и других отраслях промышленности.

Известны регуляторы давления непрямого действия нормально открытого типа с управляющим устройством, в которых изменение проходного сечения происходит за счет изменения прогиба эластичной диафрагмы под действием внешнего управляющего давления [В.М.Плотников и др. Регуляторы давления газа. - Л.: “Недра”, 1982, стр. 80, рис. 36; стр. 84, рис. 38]. Достоинством данных конструкций регуляторов давления является отсутствие подвижных трущихся частей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является регулятор давления “Axial Flow Valve” [Проспект фирмы “American meter company”, ноябрь 1982].

Данная конструкция содержит исполнительное устройство с затвором, седлом, входной, выходной и управляющей камерами, регулируемый дроссель и управляющее устройство (пилот).

Основным недостатком известных регуляторов давления газа непрямого действия нормально открытого типа является их свойство открываться при нерегламентируемом падении давления в управляющей камере исполнительного устройства. Такое падение давления может происходить по ряду причин, например, из-за неисправностей в дросселе или в канале подачи газа в управляющую камеру исполнительного устройства, а также при разрыве мембран пилота.

Нерегламентируемое открытие регулятора может привести к недопустимому повышению выходного давления, а следовательно, к аварийной ситуации.

Цель предлагаемого изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение надежности путем обеспечения аварийного закрытия при недопустимом повышении выходного давления.

Указанная цель достигается тем, что в регуляторе давления газа, содержащем исполнительное устройство с затвором, седлом, входной, выходной и управляющей камерами, дроссель, пилот с регулирующим клапаном, мембранным блоком и механизмом настройки, причем входная камера исполнительного устройства через дроссель соединена с управляющей камерой и пилотом, а пилот связан с выходной камерой исполнительного устройства, между входной и управляющими камерами исполнительного устройства введен резервный канал с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа, а в пилоте размещен аварийный клапан, взаимодействующий с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа.

Анализ найденных в результате поиска патентных, информационных и каталожных материалов по регуляторам давления газа по фондам областной универсальной научно-технической библиотеки г. Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое устройство не известно из уровня техники, т.е. является новым. Кроме того, предлагаемое устройство не следует явным образом из анализируемых источников, т.е. имеет изобретательский уровень.

Конструкция предлагаемого регулятора давления газа вызвана практикой эксплуатации, а также тем, что известные регуляторы давления газа непрямого действия нормально открытого типа с управляющим устройством (пилотом) и эластичным затвором не обладают функцией аварийного закрытия в случаях, когда выходное давление повышается до недопустимой для данной настройки регулятора величины, что может привести к аварийной ситуации.

Введение в предлагаемую конструкцию регулятора давления газа резервного канала, соединяющего входную и управляющую камеры исполнительного устройства, и установка пневмоуправляемого запорного устройства нормально закрытого типа, перекрывающего резервный канал в штатном режиме работы, а также размещение в пилоте аварийного клапана, перекрывающего в штатном режиме канал, соединяющий пилот и пневмоуправляемое запорное устройство нормально закрытого типа, обеспечивают выполнение функции аварийного закрытия регулятора давления газа при недопустимом для данной настройки повышении выходного давления газа. Эта функция осуществляется путем автоматического открытия аварийного клапана, подачи на пневмоуправляемое запорное устройство нормально закрытого типа пневматического управляющего воздействия, в результате которого пневмоуправляемое запорное устройство нормально закрытого типа открывается, соединяя входную и управляющую камеры исполнительного устройства, вследствие чего давление газа во входной и управляющей камерах исполнительного устройства становится одинаковым и регулятор закрывается. Таким образом, осуществляется предотвращение аварийной ситуации.

Следовательно, предлагаемое устройство обладает промышленной полезностью.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.

Регулятор давления газа содержит дроссель 1, исполнительное устройство 2, состоящее из затвора 3, седла 4, входной 5, выходной 6 и управляющей 7 камер, пилот 8, включающий регулирующий клапан 9, мембранный блок 10 с мембранами 11, 12 и механизм настройки 13, состоящий из регулировочного винта 14 и пружин 15, 16, 17, резервный канал 18, пневмоуправляемое запорное устройство нормально закрытого типа 19, аварийный клапан 20, размещенный в пилоте 8 и соединенный с пневмоуправляемым запорным устройством нормально закрытого типа 19 каналом 21, причем входная камера 5 исполнительного устройства 2 соединена каналом 22 с дросселем 1, который в свою очередь связан с управляющей камерой 7 каналом 23 и с регулирующим клапаном 9 - каналом 24, а пилот 8 соединен с выходной камерой 6 исполнительного устройства 2 каналом 25 и 26.

Регулятор давления газа работает следующим образом.

Газ высокого давления из входной камеры 5 исполнительного устройства 2 по каналу 22 поступает на дроссель 1 и по резервному каналу 18 - к пневмоуправляемому запорному устройству нормально закрытого типа 19, перекрывающему в штатном режиме работы резервный канал 18. После дросселя 1 газ по каналу 23 попадает в управляющую камеру 7 исполнительного устройства 2 и по каналу 24 - в пилот 8. В исходном состоянии (до настройки пилота 8) регулировочный винт 14 механизма настройки 13 вывинчен, пружина 15 находится в свободном состоянии, регулирующий клапан 9 закрыт, так как усилие на нем от действия перепада давления газа на мембранах 11 и 12 меньше, чем суммарное усилие пружин 16 и 17, действующее в сторону закрытия регулирующего клапана 9. Расход газа через дроссель 1 отсутствует и поэтому давление в управляющей камере 7 исполнительного устройства 2 равно давлению во входной камере 5 исполнительного устройства 2. При этом, благодаря наличию предварительного усилия, действующего на затвор 3 исполнительного устройства 2, он плотно прижимается к седлу 4, не пропуская газ из входной камеры 5 в выходную камеру 6. В этом случае регулятор давления газа закрыт, т.е. расход газа через него отсутствует. Кроме того, в исходном состоянии аварийный клапан 20 закрыт, избыточное давление в канале 21 отсутствует.

Пневмоуправляемое запорное устройство нормально закрытого типа 19 перекрывает резервный канал 18, и газ по этому каналу не поступает из входной камеры 5 в управляющую камеру 7 исполнительного устройства 2.

Настройка регулятора давления газа на требуемое значение выходного давления выполняется следующим образом. С помощью регулировочного винта 14 механизма настройки 13 пружина 15 сжимается на определенную величину, усилие сжатой пружины 15 воздействует на мембранный блок 10, приводя к прогибу мембран 11, 12, перемещению мембранного блока 10 и приоткрытию регулирующего клапана 9. Газ из управляющей камеры 7 исполнительного устройства 2 по каналам 23 и 24 через приоткрытый регулирующий клапан 9 и канал 26 поступает в выходную камеру 6 исполнительного устройства 2 (в область низкого давления), давление в управляющей камере 7 снижается. Затвор 3 по действием давления газа во входной камере 5 исполнительного устройства 2 приоткрывается, газ из входной камеры 5 поступает в выходную камеру 6 и далее - потребителю. В выходной камере 6 исполнительного устройства 2 устанавливается заданное значение выходного давления.

При изменении потребления газа пилот 8 осуществляет автоматическое поддержание заданного выходного давления путем регулирования давления в управляющей камере 7 исполнительного устройства 2.

Если расход газа увеличивается, то давление в выходной камере 6 исполнительного устройства 2 и каналах 25, 26 снижается, равнодействующая сил от действия перепада давления газа на мембранах 11, 12 и усилий сжатых на определенную величину пружин 15, 16, 17 направлена таким образом, что вызывает дополнительный прогиб мембран 11, 12, дальнейшее перемещение мембранного блока 10 и, как следствие, увеличение проходного сечения регулирующего клапана 9. Давление в управляющей камере 7 исполнительного устройства 2 снижается, затвор 3 еще более приоткрывается, расход газа через исполнительное устройство 2 увеличивается, давление газа в выходной камере 6 исполнительного устройства 2 повышается до восстановления первоначально заданного значения.

В случае уменьшения потребления газа давление в выходной камере 6 исполнительного устройства 2 и каналах 25, 26 повышается, равнодействующая сил от действия перепада давления газа на мембраны 11, 12 и усилий сжатых на определенную величину пружин 15, 16, 17 направлена таким образом, что вызывает перемещение мембранного блока 10 в сторону закрытия регулирующего клапана 9 и уменьшение проходного сечения регулирующего клапана 9. Давление в управляющей камере 7 исполнительного устройства 2 повышается, затвор 3 прикрывается, расход газа через исполнительное устройство 2 уменьшается, давление в выходной камере 6 исполнительного устройства 2 снижается до восстановления первоначально заданного значения.

В штатном режиме работы перемещение мембранного блока 10 пилота 8 всегда меньше зазора “а” (см. чертеж), поэтому такое перемещение не будет вызывать открытия аварийного клапана 20. В этом случае избыточное давление газа в канале 21 будет отсутствовать, а пневмоуправляемое запорное устройство нормально закрытого типа 19 будет перекрывать резервный канал 18, не давая газу по резервному каналу 18 проходить из входной камеры 5 в управляющую камеру 7 исполнительного устройства 2.

При повышении давления газа в выходной камере 6 до недопустимой для данной настройки регулятора величины, например, из-за засорения или образования гидратов в дросселе 1 или каналах 22, 23, равнодействующая сил от действия перепада давления газа на мембранах 11, 12 и усилий сжатых пружин 15, 16, 17 будет направлена таким образом, что регулирующий клапан 9 закроется, мембранный блок 10 переместится в сторону уменьшения зазора “а” (см. чертеж) на величину, превышающую зазор “а”, вызывая большее сжатие пружин 15, 16, и открывает аварийный клапан 20. Тогда по каналу 21 давление газа будет воздействовать на пневмоуправляемое запорное устройство 19, которое откроет резервный канал 18 подачи газа, соединив входную 5 и управляющую 7 камеры исполнительного устройства 2, и зафиксируется в этом положении. Давление в управляющей камере 7 станет равным входному давлению, затвор 3 плотно прижмется к седлу 4, регулятор давления газа закроется.

Аналогично работает предлагаемый регулятор давления газа и при возникновении других неисправностей, вызывающих недопустимое для данной настройки регулятора повышение выходного давления газа, например разрыве мембран 11, 12 пилота 8.

Восстановление регулятора в исходное состояние осуществляется сбросом давления газа из канала 21, возвращением пневматического запорного устройства 19 в первоначальное закрытое положение, при котором резервный канал 18 перекрыт, а также устранением неисправностей, вызвавших недопустимое повышение выходного давления газа и открытие аварийного клапана 20.